细胞分化专题知识专家讲座VIP

我是怎么来的？细胞分化专题知识专家讲座第1页细胞分化专题知识专家讲座第2页受精卵细胞分化专题知识专家讲座第3页内容细胞分化概念及规律细胞分化与细胞决定细胞分化潜能基因与细胞分化影响细胞分化原因细胞分化与癌细胞细胞分化专题知识专家讲座第4页细胞生长细胞增殖细胞分化细胞衰老细胞死亡……细胞类型形成组织器官形成个体发育基因表示调控细胞重大生命活动：细胞分化专题知识专家讲座第5页一、细胞分化概念细胞分化（celldifferentiation）指同一起源细胞经过分裂逐步产生形态结构、生理功效和蛋白质合成等方面含有稳定差异过程。第一节细胞分化概念及规律细胞分化专题知识专家讲座第6页1.细胞形态结构差异如神经细胞伸出长长突起，肌细胞呈柱状或梭形。2.生理功效差异如神经细胞伸出长长突起，主要是为了传导神经冲动，储存信息，肌细胞呈柱状或梭形，含有收缩，运动功效。3.新特异性蛋白质合成

如皮肤表皮细胞中角蛋白，肌细胞中出现肌球蛋白和肌动蛋白等。细胞分化标志细胞分化专题知识专家讲座第7页不一样类型细胞形态各异（扫描电镜图）神经细胞上皮细胞红细胞肌肉细胞细胞分化专题知识专家讲座第8页二、细胞分化规律稳定性是细胞分化一个显著特点，在高等生物中分化一旦确立，则其分化状态十分稳定且能经过许多细胞世代。例:黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养上皮细胞，一直保持为上皮细胞，而不会变成其它类型细胞。

注意分化与激素引发改变区分（一）稳定性细胞分化专题知识专家讲座第9页（二）可逆性（能去分化和转分化）去分化:分化细胞失去原有分化结构和功效成为含有未分化细胞特征过程。随即可造成细胞再分化成另一个细胞。

转分化:已分化细胞经去分化后再分化成另一个细胞改变过程。表皮细胞在过量维生素A作用下能够转分化为粘液细胞；眼视网膜色素上皮细胞能够转分化为神经上皮细胞。在一定条件下，细胞分化是可逆。植物细胞去分化,低等动物再生现象（转分化）。细胞分化专题知识专家讲座第10页植物细胞去分化在培养基中离体培养胚状体发育转接试管苗移栽成活成熟胡萝卜植株切取叶组织薄片细胞分化专题知识专家讲座第11页(三)细胞分化基因调整保守性不一样动物同源蛋白，尤其是其中基因调整蛋白，在结构、功效以及生化反应上含有一定相同性，如将编码控制小鼠脑发育基因调整蛋白Engrailed－1基因敲除，引发发育小鼠缺乏小脑；若以果蝇同源蛋白代替小鼠Engrailed－1蛋白，小鼠小脑一样能够正常发育。细胞分化专题知识专家讲座第12页(四)细胞分化时空性1.时间上分化

指一个细胞在不一样发育阶段能够有不一样形态和功效。造血干细胞前体细胞祖细胞功效血细胞2.空间上分化

指同一细胞后代因为所处空间位置不一样，结果表现出形态和功效差异。细胞分化专题知识专家讲座第13页生物体（多个、各种细胞）受精卵（单细胞）细胞增殖细胞分化细胞数量增加形成不一样类型细胞三、细胞分化意义细胞分化专题知识专家讲座第14页第二节细胞决定与细胞分化

脊椎动物细胞分化示意图细胞分化专题知识专家讲座第15页在细胞出现可识别形态和功效差异以前，细胞已经具备按特定方向分化，最终形成一定表型细胞能力，这种细胞发育选择叫做细胞决定（celldetermination）。细胞决定是细胞潜能逐步受限过程，也是相关分化基因选择性表示前过渡阶段，含有高度遗传稳定性。

问题：细胞决定与细胞分化在胚胎发育过程中哪一个先发生？一、细胞决定概念细胞分化专题知识专家讲座第16页（一）细胞决定先于分化进行，含有遗传稳定性原肠期三胚层形成时，形成各器官预定区已经确定，只能按一定规律发育分化成特定组织、器官和系统。二、细胞决定特点细胞决定表现出遗传稳定性。经典例子是果蝇成虫盘细胞移植试验。细胞分化专题知识专家讲座第17页果蝇成虫盘细胞决定状态移植试验细胞分化专题知识专家讲座第18页在果蝇研究中发觉，有时某种培养成虫盘细胞会出现不按已决定分化类型发育，而是生长出不是对应成体结构，发生了转决定（transdetermination）。（二）细胞决定含有可逆性细胞决定可逆性造成细胞去分化，已决定分化方向细胞假如改变其微环境，它分化方向会改变。细胞分化专题知识专家讲座第19页细胞转决定造成细胞转分化：在某种条件下，已决定分化方向细胞会改变预定发展方向而发生转决定，生长出另外成体结构。必须指出是，不论是动物还是植物，细胞分化稳定性是普遍存在，而分化可逆性，即发生细胞转分化或去分化是有条件。细胞分化专题知识专家讲座第20页

（一）卵细胞极性与早期胚胎细胞不对称分裂；

细胞不对称分裂是指存在于核酸蛋白颗粒中转录因子mRNA在细胞质中分布是不均等，当细胞分裂时，这些决定原因被不均匀地分配到两个子细胞中，结果造成两个子细胞命运差异。

（二）发育早期胚胎细胞间相互作用。三、细胞决定机制细胞分化专题知识专家讲座第21页

全能细胞：在一定条件下能够分化发育成为完整个体细胞，称为全能细胞。两栖类动物在囊胚形成之前卵裂球细胞、哺乳动物桑椹胚8细胞期之前细胞均属于全能细胞。

第三节细胞分化潜能细胞分化专题知识专家讲座第22页终末分化细胞细胞核含有全能性！爪蟾细胞核移植试验：细胞分化专题知识专家讲座第23页克隆羊多莉（Dolly）细胞分化专题知识专家讲座第24页多能细胞：在三胚层形成后，因为细胞所处空间位置和微环境差异，细胞分化潜能受到限制，各胚层细胞只能向本胚层组织和器官方向分化发育，成为多能细胞。细胞分化专题知识专家讲座第25页

单能细胞：经过器官发生，各种组织细胞仅含有分化形成某一个类型细胞能力，称为单能细胞，或称为定向细胞。终末分化细胞：由单能细胞最终分化形成执行特定功效特化细胞类型，称为终末分化细胞。细胞分化普通规律：在胚胎发育过程中，细胞逐步由“全能”到“多能”，最终向“单能”趋向。细胞分化专题知识专家讲座第26页第四节基因与细胞分化一、细胞分化与基因表示细胞分化过程中普通并不伴有基因组改变。多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表示，而展现选择性表示，它们按照一定时-空次序，在不一样细胞和同一细胞不一样发育阶段发生差异表示（differentialexpression）。

细胞分化本质：基因选择性表示，一些基因处于活化状态，同时另一些基因被抑制而不活化。细胞分化专题知识专家讲座第27页从分子水平看，细胞内与分化相关基因按其功效分为2类：

管家基因(housekeepinggene)：编码管家蛋白(housekeepingprotein)，存在于全部分化类型细胞中，维持细胞生存所必需基本蛋白，如细胞骨架蛋白、膜蛋白、染色质组蛋白、核糖体蛋白。

奢侈基因（luxurygene）：编码组织细胞特异性蛋白基因。编码奢侈蛋白，仅存在于特定分化细胞中，赋予分化细胞不一样特征特异性蛋白。如红细胞中血红蛋白、皮肤表皮细胞中角蛋白、肌细胞中肌动蛋白和肌球蛋白。1.基因选择性表示是细胞分化普遍规律细胞分化专题知识专家讲座第28页2.基因组改变是细胞分化特例基因组扩增：见于果蝇腺细胞和卵巢滤泡细胞，染色体屡次复制，形成多倍体（polyploid）和多线体（polyteny）。基因组丢失：在马蛔虫发育过程中，只有生殖细胞得到了完整染色体，而体细胞中染色体只是部分染色体片段。哺乳动物（除骆驼外）红细胞以及皮肤、羽毛和毛发角化细胞则丢失了完整核。

基因重排：在B淋巴细胞分化过程中，DNA经过体细胞重组（somaticrecombination）,使DNA序列中不一样部位部分基因片段连接在一起，组成产生抗体mRNADNA序列。细胞分化专题知识专家讲座第29页个体发育过程中血红蛋白表示特点：脊椎动物血红蛋白由2条α-珠蛋白链和2条β-珠蛋白链组成，其在个体发育不一样时期表示不一样。人珠蛋白基因结构3、细胞分化基因表示调控主要发生在转录水平细胞分化专题知识专家讲座第30页

在甲基转移酶催化下，DNA分子中胞嘧啶可转变成5-甲基胞嘧啶，这称为DNA甲基化。

分布：常见于富含CG二核苷酸CpG岛，主要集中于异染色质区，其余则散在于基因组中。

含量：哺乳动物基因组中约70%～80%CpG位点是甲基化。

作用：DNA甲基化位点妨碍转录因子结合，甲基化程度越高，DNA转录活性越低。4、DNA甲基化在转录水平上调控细胞分化基因表示细胞分化专题知识专家讲座第31页人类胚胎红细胞中珠蛋白基因甲基化细胞分化专题知识专家讲座第32页二、小RNA在细胞分化中作用

小RNA是长度约在20～30个核苷酸非编码RNA。

微小RNA(microRNA,miRNA):前体为70～90nt，由含有核糖核酸酶性质Drosha和Dicer酶加工而成。

小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA）：起源于外源性长双链RNA，是Dicer酶解产物。

细胞分化专题知识专家讲座第33页小RNA是在研究秀丽线虫（C.elegan）细胞命运时间控制过程中被发觉；广泛地存在于哺乳动物，含有高度保守性，经过与靶基因mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促使靶基因mRNA降解。研究表明，它们参加了细胞分化与发育基因表示调控。细胞分化专题知识专家讲座第34页第五节细胞分化影响原因影响细胞分化原因很多，概括起来细胞分化命运取决于两个方面：细胞内部原因和细胞外部原因。细胞分化专题知识专家讲座第35页

在细胞分化过程中，细胞核起着主要作用。分化细胞之所以能合成特异蛋白质，就是因为细胞核内基因组有选择地表示，这是细胞分化基础。试验表明，在完全没有核情况下，卵裂不会发生，也看不到细胞显著分化，而且在早期死亡。许多试验证实，在细胞分化过程中，细胞核遗传潜力是受核所在细胞质环境调整。不过，什么样细胞质分子对核基因起调控作用？机理怎样？迄今还未完全处理。一、细胞内原因细胞分化专题知识专家讲座第36页二、细胞外原因

(一)环境原因环境中各种因子对机体发育有较大影响，如温度、光线等。由环境原因影响可能造成第一次不等分裂，从而决定了细胞分化。细胞分化专题知识专家讲座第37页(二)细胞间相互作用多细胞生物细胞分化是在细胞间彼此影响下进行。所以，细胞间相互作用对细胞分化有较大影响。细胞诱导(induction)是指一部分细胞对邻近细胞形态发生影响，并决定其分化方向作用。诱导现象在动物胚胎发育过程中是普遍存在。1.诱导细胞分化专题知识专家讲座第38页眼球发育过程中多级诱导作用A初级诱导B次级诱导C三级诱导细胞分化专题知识专家讲座第39页2.细胞抑制在胚胎发育中，已分化细胞抑制邻近细胞进行相同分化而产生负反馈调整作用称为细胞抑制（inhibition）。分化完成细胞能够产生抑素（chalone），抑素可抑制附近细胞进行一样分化。如将发育中蛙胚置于含成体蛙心脏组织培养液中，蛙胚分化进程会受到妨碍而不能完成。一样，用成体蛙脑碎片培养蛙胚，也不能产生正常脑。细胞抑制和分化诱导共同协调作用，维持正常细胞分化和胚胎发育过程。细胞分化专题知识专家讲座第40页细胞之间有相互区分能力，即相互识别。有些人将蝾螈原肠胚置于无Ca2+、Mg2+溶液中，使胚胎外、中、内三个胚层细胞各自分散开，然后再把它们混合在一起培养，结果各胚层细胞均含有自我挑选、相互粘着能力，依然形成外胚层在外，内胚层在内，中胚层位于二者之间胚胎。这说明同类细胞含有相互识别能力。3.细胞识别与粘合细胞分化专题知识专家讲座第41页伴随多细胞生物发育复杂化和体积增大，机体对个体发育和细胞分化控制，必须要在相隔距离较远情况下起作用，而且要对位于远处靶细胞所出现改变作出反应。在这种情况下，激素起着十分主要作用。在脊椎动物中存在两大类激素：脂溶性小分子甾类激素(如蜕皮素、性激素等)和蛋白质类多肽激素(如胰岛素、干扰素、抑素等)。三、激素 细胞分化专题知识专家讲座第42页细胞分化专题知识专家讲座第43页第六节细胞分化与癌细胞一、肿瘤细胞特点细胞分化专题知识专家讲座第44页细胞分化失控或者分化异常可能造成细胞恶性变，成为癌（cancer）细胞。细胞癌变是细胞去分化结果，所以，癌细胞和胚胎细胞含有许多相同生物学特征。

癌细胞除了含有其起源细胞部分特征外，主要表现出低分化和高增殖细胞特征。细胞分化专题知识专家讲座第45页细胞生长与分裂失去控制含有浸润性和扩散性细胞间相互作用改变蛋白表示谱系或蛋白活性改变mＲＮＡ转录谱系改变。接触抑制现象消失细胞分化专题知识专家讲座第46页二、癌基因与细胞恶变

原癌基因（细胞癌基因）

是正常人体和动物细胞内以及致癌病毒体内所固有能引发细胞恶性转化核苷酸片段。细胞癌基因是细胞正常生长、分化所必需，是动物在生长发育过程中所不可缺乏基因之一。癌基因

是由原癌基因突变而来,能引发细胞恶性转化基因。细胞分化专题知识专家讲座第47页原癌基因在个体发育和细胞分化一定阶段十分主要，编码关键性调控蛋白质，但在成体中表示受到严格控制。原癌基因在一定时间，一定组织中定量地表示，产生生命活动中所必需蛋白质，促进一些生命过程进行，使生长发育得以实现。原癌基因一旦发生数量或结构上轻微改变，就能够使人或者动物细胞发生癌变。细胞分化专题知识专家讲座第48页三、抑癌基因与致癌性阻遏

抑癌基因又称为肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgene,TSG）或抗癌基因（anti-oncogenes），又称隐性癌基因。功效是抑制细胞生长和促进细胞分化。

正常细胞增殖和分化，是受原癌基因和TSG协同调整控制，而恶性肿瘤发生则可能是原癌基因数目增多，活性超常或者TSG缺失、失活所致。细胞分化专题知识专家讲座第49页

视网膜母细胞瘤因为视网膜母细胞在分化中间阶段受阻形成，RB基因很可能负责细胞终未分化基因。视网膜母细胞瘤基因定位于13q14，全长约200kb，有27个外显子，编码一个核磷酸蛋白(Rb蛋白，去磷酸化后可抑制G1期转录进行)，含有抑制肿瘤细胞增殖生长作用。Rb基因缺失或功效丧失除见于视网膜母细胞瘤外，还见于骨肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌等肿瘤中。1.视网膜母细胞瘤基因（RB）细胞分化专题知识专家讲座第50页临床表现幼年发病(约85％病例为1∼5岁儿童)。肿瘤长入玻璃体内，致瞳孔内出现黄白色光反射（“猫眼”）。视力消失，深入发展可引发青光眼。细胞分化专题知识专家讲座第51页眼底镜下可见玻璃体内有白色瘤块和大量白色浑浊点。有肿物上有许多新鲜血管。肿瘤可沿视神经蔓延至大脑或随血液转移而致死。治疗以眼球摘除为主。细胞分化专题知识专家讲座第52页2.肿瘤蛋白Tp53基因（Tp53）基因定位于17p13.1，长约20kb，含11个外显子。其产物为p53蛋白质。Tp53是包括人类恶性肿瘤形成中最多一个基因。正常Tp53基因表示，可抑制其它癌基因对培养细胞转化。细胞分化专题知识专家讲座第53页Tp53基因编码一个磷酸蛋白，是一个转录活化因子。在DNA受到损伤时，可激活MTS2、RB等基因，以竞争抑制细胞周期蛋白E与细胞周期依赖性激酶2（CDK2）结合和抑制细胞内转录因子E2F活性，使细胞停顿于G1期，从而阻止细胞恶性增殖。Tp53基因突变或缺失在如肺癌、肝癌、乳腺癌、结肠癌、脑瘤、骨肉瘤、横线肌肉瘤等均是主要致病原因。细胞分化专题知识专家讲座第54页3.多肿瘤抑制基因（MTS1）又称细胞周期依赖性激酶4抑制因子(CDK4I)。定位9q21,含3外显子，产物是p16蛋白。约75％癌细胞株有p16蛋白缺失和改变。超出了p53蛋白基因突变率50％。细胞分化专题知识专家讲座第55页p16蛋白能够与细胞周期蛋白D竞争性结合从而抑制细胞周期依赖性激酶4（CDK4）活性使细胞不能由G1期越过R点进入S期，从而阻止细胞增殖。p16可激活RB基因，从而抑制细胞转录因子E2F活性，也阻止细胞增殖。在食管癌、恶性间皮瘤、胶质瘤、胰腺癌、鼻咽癌、肾癌、乳腺癌、卵巢癌、骨癌、白血病、非小细胞肺癌中都有p16纯合性缺失，在恶性黑素瘤、胰腺癌、食管癌中，